Система кровообігу і гравітація

Життя в умовах гравітації формувала у людини не тільки досить потужне серце і досконалу систему циркуляції крові, але і призвела до заміни зябрового дихання легеневе. Однак і цього виявилося недостатньо для задоволення метаболічних потреб тканин. Шкіра стала додатковим органом для дифузії кисню. Людина — «виходець з Океану» — назавжди втратив свій лускатий покрив.

За одне скорочення серце викидає близько 80 мл крові в аорту (ударний об’єм), в одну хвилину їм перекачується 4-5 літрів крові (хвилинний об’єм).
В артеріальному ділянці кровоносної системи серце, завдяки своїй м’язової активності, працює проти напрямку градієнта сили тяжіння та інерції. Зовсім інакше йде справа з поверненням венозної крові до серця. У цьому секторі немає антигравитационного насоса, рівного серця. У вертикальному положенні тіла венозний відтік, що йде уздовж поздовжньої осі тіла, найбільше відчуває тиск маси крові.

За особливостями венозного повернення крові до серця людина різко відрізняється від усіх тварин, у яких венозний відтік (велика його частина) знаходиться на рівні або вище серця. Виняток можуть становити тварини, що приймають іноді вертикальну позу (горили, кенгуру, ведмідь). Однак у вертикальній позі вони знаходяться короткий час і вплив сили тяжіння на веночный відтік у них не настільки виражена, як у людини.

Людина протягом доби більше знаходиться у вертикальному положенні — стоячи або сидячи, на горизонтальне положення відводиться, як правило, лише час сну (8 годин). Можна вважати прямоходіння найбільш характерним станом людини.
Від наповнення серця в діастолі залежить ефект Старлінга (чим більше наповнюється серце в діастолі, тим більше викид крові).

Повернення крові до серця забезпечує ряд систем: присмоктуються вплив грудної клітки під час вдиху, участь діафрагми, а також м’яза черевної порожнини. Циркуляція венозної крові не припиняється й у випадках, коли «венозна помпа» не функціонує (в горизонтальному положенні, при відсутності скорочення м’язів).

Цей секрет причини безперервності струму крові зараз відомий. Їм виявилося так зване «периферичний-м’язове серце». Експериментально були знайдені підтвердження микронасосной функції у скелетної мускулатури. Виявилося, що ці «малі м’язові насоси забезпечують не тільки венозний ток, але і впливають на динаміку струму лімфи. Спостереження ряду дослідників показали ритмічну пульсацію грудного лімфатичного протоку людини, причому не обумовлену впливом «центрального» серця. Феномен ритмічної пульсації лімфатичного протоку, як вважають, також обумовлений микронасосной функцією скелетної мускулатури.

На думку дослідників, м’язи безперервно вібрують, видаючи звук, схожий на гудіння джмеля: «Звуки, що видаються жувальної мускулатурою, також можна почути. Варто тільки зціпити зуби і закрити — щільно обидва вуха долонями». Все ж, незважаючи на участь безлічі компонентів у венозному припливі крові, у вертикальному положенні тіла частина крові не в змозі подолати силу тяжіння і депонується в нижніх кінцівках. У венозному секторі немає такого потужного насоса, як «центральне» серце. Відкриття «периферичного м’язового серця» говорить про те, що серце в якійсь мірі також є парним органом. Проте якщо порівняти потужність цих двох «сердець», ми можемо відзначити надзвичайно велику асиметрію їх функцій у порівнянні з іншими парними органами. Можна вважати, що «м’язеве серце» є більш пізнім придбанням еволюції, принаймні його роль значно зросла після того, як чоловік випростався.

Наскільки доцільна така значна ступінь асиметрії функцій центрального і периферичного серця, залишається не зовсім ясним і досі. Асиметрія ж в розташуванні венозного і артеріального секторів щодо подовжньої осі тіла, мабуть, має фізіологічний сенс.

Як відомо, вся венозна система і всі великі венозні судини розташовані праворуч від площини симетрії, а артеріальні — зліва. Така просторова орієнтація, безумовно, пов’язана з адаптацією людини в процесі філогенетичного розвитку. Доцільність подібної асиметрії очевидна при вивченні пересування людини в гравітаційному полі Землі. Наприклад, біг спортсмена на стадіоні зазвичай відбувається справа наліво. При бігу по колу (особливо на віражі) спортсмен відхиляється в бік центру. Велосипедист на треку завжди рухається проти годинникової стрілки відхиляється справа наліво. Рух спортсмена в протилежному напрямку було б «нефизиологичным».

Це підтверджує тезу про слабкість систем, відповідальних за венозний повернення, і їх залежності від сил земного тяжіння.

Як показали дослідження, кровопостачання ніг при переході в горизонтальне положення знижується на 50%, істотно збільшується хвилинний об’єм крові (на 20 — 40%) і кровопостачання мозку (на 20%). Таким чином, при зміні положення тіла — ситуації, що виникає щодня, — відбувається мобілізація всіх компенсаторних механізмів і систем. У цьому полягає тренування системи кровообігу у звичних умовах. По суті, ми постійно відчуваємо на собі силу земного тяжіння і пристосовуємося до неї. Але коли нам «не по собі» (ми відчуваємо себе погано), то користуємося звичним способом — маємо своє тіло перпендикулярно до вектора земної гравітації (лягаємо в ліжко).

Викладене вище дозволяє у великому колі кровообігу виділити два сектори з різною залежністю від гравітації: перший — артеріальна, другий — венозний.

Артеріальний ділянку системи кровообігу можна віднести до «антигравитационному». Венозний відділ у великому колі кровообігу є більш чутливим і вразливим щодо зміни положення тіла, у зв’язку з чим його можна умовно назвати «гравизависимым». На практиці найбільш швидкі і виразні ефекти гравітації видно саме в цьому секторі системи кровообігу.

Що стосується малого кола кровообігу, то вплив на нього гравітаційних сил незначно, так як він знаходиться під впливом механіки дихання, що забезпечує компенсацію кровотоку. Порушення ж гемодинаміки в малому колі кровообігу при деяких захворюваннях (мітральний стеноз та ін) частіше пов’язана зі збільшенням кількості крові в системі легеневої артерії внаслідок порушення її відтоку з лівого передсердя. В інших випадках цьому сприяє зниження насосної функції лівих відділів серця.

При появі сильної задишки (нападів серцевої астми або набряку легенів) лікар просить хворого прийняти положення сидячи. Частіше це робить і сам хворий, який шукає більш зручну позу, від якої йому стає легше (сідає на ліжко). Відомо, що в положенні сидячи тиск гідростатичного стовпа крові під впливом сили тяжіння знижується. Відповідно зменшується приплив крові в мале коло кровообігу, що полегшує стан хворого і припиняє напад. Цей прийом був відомий ще в давнину, коли, не знаючи природу гравітації, ескулапи використовували її емпірично. При цьому сама сила тяжіння не змінюється, проте змінено положення тіла до вектора гравітації. З цього приводу один з основоположників еволюційної теорії Ч. Дарвін писав: «Перемагати природу можна, лише підкоряючись їй».

В клінічних умовах шляхом підбору різних положень хворого (у тому числі сидячи) маневрують станом «венозного» сектора. Наприклад, при непритомності або проявах гострої судинної недостатності зі зниженням кровопостачання мозку слід надати хворому горизонтальне положення, коли голова знаходиться нижче рівня горизонту. Навпаки, при надмірному притоці крові до серця і його перевантаження (що спостерігається при серцевій астмі та набряку легень) рекомендується положення сидячи або з піднятим узголів’ям. Це значно знижує приплив крові до легень до серця.

Найбільше зростання маси гідростатичного стовпа крові і зменшення її припливу до серця можуть виникнути при вертикальному положенні людини. Проте із-за тяжкості загального стану хворі не можуть стояти — у них недостатньо фізичних сил у боротьбі з нападом.

Висновок

Існують різні положення тіла хворого, використовувані в клініці. Для лікування хворих зі стенокардією спокою, особливо з нічними нападами, у нашій практиці ми використовуємо функціональні ліжка з піднятим узголів’ям. При цьому головний кінець ліжка повинен бути вище горизонтального рівня на 10-15° (в залежності від стану хворого). В організмі людини, знаходиться в такому положенні, зменшується приплив крові до серця, полегшується його робота, знижується метаболічна потреба м’язи серця. Цим попереджається розвиток нападів стенокардії спокою.

Мабуть, можна погодитися з Норбертом Вінером, який говорив: «Сили земного тяжіння настільки ж дружні нам, як і ворожі».